表面光電壓譜儀的軟件設計

摘要：表面光電壓法是表征半導體材料特性的一種重要方法。文中介紹了表面光電壓譜測試系統的硬件結構，給出了利用VC++6．0進(jìn)行編程來(lái)設計表面光電壓譜測試系統軟件，從而實(shí)現表面光電壓譜信號的采集與顯示的具體方法。最后給出了用該儀器對GaAs材料的表面光電壓譜進(jìn)行測試和分析的結果。
關(guān)鍵字：表面光電壓譜；單色儀；鎖相放大器

0 引言
表面光電壓是指當使用高于禁帶寬度能量的光照射半導體材料時(shí)，電子從導帶躍遷到價(jià)帶而產(chǎn)生電子空穴對所形成的電壓。一方面，常溫下n型半導體的能帶向上彎曲，形成內建電場(chǎng)，并在電場(chǎng)作用下，載流子發(fā)生漂移；另一方面，由于半導體表面的載流子濃度高于體內，載流子會(huì )發(fā)生擴散。載流子經(jīng)過(guò)擴散和漂移，最終將形成電勢差。從而產(chǎn)生表面光電壓。

1 表面光電壓譜儀的硬件結構
表面光電壓譜儀的硬件可由鹵鎢燈光源、斬波器、7ISW301單色儀、樣品室、SR830鎖相放大器和PC機組成。表面光電壓譜儀的硬件結構如圖1所示，圖中，鹵鎢燈光源經(jīng)過(guò)斬波器后，一方面可形成一定頻率的脈沖光，另一方面，也可為鎖相放大器提供參考頻率。同時(shí)，PC機通過(guò)串口發(fā)送波長(cháng)給單色儀，所形成的單色光照射在樣品室中的樣品上，就可形成微弱的表面光電壓信號，然后經(jīng)過(guò)鎖相放大器的提取和放大，即可通過(guò)串口發(fā)送回PC機進(jìn)行顯示。

2 表面光電壓譜儀的軟件設計
表面光電壓譜測試系統的軟件部分包括表面光電壓數據采集模塊、表面光電壓譜顯示模塊、表面光電壓數據處理模塊等。圖2所示是該系統的軟件模塊圖。

根據表面光電壓譜測試系統的實(shí)際需要，本文采用VC++6．0進(jìn)行編程。7ISW301單色儀和SR830鎖相放大器可通過(guò)串口與PC機進(jìn)行通信。
在三大模塊中，表面光電壓數據采集模塊一般通過(guò)串口發(fā)送如采集數據，以實(shí)現表面光電壓數據的采集，此模塊分為單色儀數據的發(fā)送和采集、鎖相放大器數據的發(fā)送和采集，可通過(guò)添加CserialPort類(lèi)來(lái)實(shí)現單色儀和鎖相放大器2個(gè)串口同時(shí)發(fā)送和采集數據；表面光電壓譜顯示模塊可對所采集到的表面光電壓進(jìn)行曲線(xiàn)繪制，并在PC機界面進(jìn)行顯示；表面光電壓數據處理模塊則對采集到的表面光電壓進(jìn)行各種性能參數的擬合計算，以便分析半導體材料的性能，例如少子擴散長(cháng)度、表面復合速率等。由于表面光電壓數據采集模塊是該測試系統的核心，因此，本文主要介紹這一部分內容。